Question

8．硼镁泥是硼镁矿生产硼砂（Na₂B₄O₇•lOH₂O）时的废渣，其主要成分是Mg0，还含有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃、SiO₂等杂质．以硼镁泥为原料制取的七水硫酸镁在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用．硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

（1）滤渣A能溶于氢氟酸，写出其反应的化学方程式SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O
（2）滤渣B中含有不溶于稀盐酸的黑色固体，则滤渣B含有的成分有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂，加MgO并煮沸的目的是调节pH，促进Al³⁺、Fe³⁺完全水解生成氢氧化物沉淀而除去
（3）写出加NaClO过程中发生反应的离子方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O
（4）趁热过滤的目的是防止硫酸镁在温度降低时结晶析出
（5）因B₂O₃溶于硫酸，所以此法制备的七水硫酸镁含有少量硼酸（H₃BO₃），硼酸与NaOH溶液反应可制得硼砂，写出该反应的化学方程式4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O．失去结晶水的硼砂与金属钠、氢气及石英砂一起反应可制备有机化学中的“万能还原剂--NaBH₄”和另一种钠盐，写出其反应的化学方程式Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃．

Answer 1

分析 硼镁泥主要成份是MgO，还有CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、B₂O₃都和硫酸反应，SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，加MgO调节pH，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣B含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂，蒸发浓缩滤液，趁热过滤，滤渣C为硫酸钙晶体，滤液中含镁离子，除钙后，只剩镁离子，蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体．
（1）二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水；
（2）根据流程分析判断；加MgO调节pH除去铁离子和铝离子；
（3）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应；
（4）温度较高时硫酸镁不会析出；
（5）H₃BO₃与NaOH溶液反应生成Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O与金属钠、氢气及二氧化硅反应生成NaBH₄和硅酸钠．

解答 解：（1）滤渣A的成分是二氧化硅，二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，其反应方程式为：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
故答案为：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
（2）由流程分析可知，滤渣B含有的成分有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂；加MgO调节pH，铁离子水解生成氢氧化铁沉淀，铝离子水解形成氢氧化铝沉淀，从而除去溶液中的铁离子和铝离子；
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂；调节pH，促进Al³⁺、Fe³⁺完全水解生成氢氧化物沉淀而除去；
（3）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）温度较高时硫酸镁溶解度较大，硫酸钙的溶解度较小，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙，可以防止硫酸镁在温度降低时结晶析出；
故答案为：防止硫酸镁在温度降低时结晶析出；
（5）H₃BO₃与NaOH溶液反应生成Na₂B₄O₇•lOH₂O，其反应方程式为：4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O与金属钠、氢气及二氧化硅反应生成NaBH₄和硅酸钠，反应方程式为：Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃；
故答案为：4H₃BO₃+2NaOH+3H₂O=Na₂B₄O₇•lOH₂O；Na₂B₄O₇•lOH₂O+16Na+8H₂+7SiO₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃．

点评 本题考查物质制备工艺流程，为高考常见题型，涉及物质的分离与提纯、对原理与条件控制分析、盐类水解等，关键是对工艺流程理解，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．